JP2011148122A - Printing device and printing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、印刷装置及び印刷方法に関する。 The present invention relates to a printing apparatus and a printing method.
ノズルからインクを噴出させて印刷を行うインクジェットプリンターが広く普及している。インクジェットプリンターの記録ヘッドの構造の一例として、駆動信号を印加することによって各ノズルに設けられた圧電素子に振動させ、ヘッド内部を加圧することでインクを噴出させる方法がある。この、駆動信号を生成する方法として、ＮＰＮトランジスタとＰＮＰトランジスタを相補的に接続した電流増幅回路によりアナログ信号の電流を増幅する方法が提案されている（例えば特許文献１）。 Inkjet printers that perform printing by ejecting ink from nozzles are widely used. As an example of the structure of a recording head of an ink jet printer, there is a method in which a piezoelectric element provided in each nozzle is vibrated by applying a drive signal, and ink is ejected by pressurizing the inside of the head. As a method of generating the drive signal, a method of amplifying an analog signal current by a current amplifier circuit in which an NPN transistor and a PNP transistor are complementarily connected has been proposed (for example, Patent Document 1).
特許文献１の方法によれば、単電源（例えば４２Ｖの正電源）で圧電素子の充放電を行うことが可能であり、回路の構成がシンプルで、信頼性の面でも優れたプリンターを実現することができる。このようなヘッド駆動装置において、例えば、電流補完用コンデンサ等の機器を設ける場合、それらの機器は少なくとも電源電圧に対する耐圧性を備えたものとする必要がある。しかし、信頼性の高い汎用機器であり、かつ、高耐圧性を有するものを用いるとコストを低く抑えるのが難しくなる。
According to the method of
本発明は、信頼性の高い汎用品であり、かつ、従来よりもコストの低い部品を使用したヘッド駆動装置を備える印刷装置を提供することを課題としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a printing apparatus including a head drive device that uses a highly reliable general-purpose product and uses parts that are lower in cost than conventional ones.
上記目的を達成するための主たる発明は、充電、または、放電することにより動作して、ノズルからインクを噴出させる圧電素子と、前記圧電素子に電流を供給する充電用トランジスタと前記圧電素子から電流を放出させる放電用トランジスタとが相補的に接続された電流増幅部と、前記電流増幅部に接続され、前記圧電素子を充電する電流を、前記充電用トランジスタを介して前記圧電素子に供給する正電源と、前記電流増幅部に接続され、前記圧電素子から放電された電流を、前記放電用トランジスタを介して前記圧電素子から放出させる負電源と、前記圧電素子と前記電流増幅部との間に設けられ、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、前記圧電素子が充放電されるのを制御するスイッチと、を備える印刷装置であって、
前記圧電素子の一端は前記電流増幅部に接続され、他端は前記負電源に接続されており、前記圧電素子の充放電を開始する前に前記スイッチをＯＦＦにして、前記圧電素子の基準電位を前記負電源の電圧と同電位としておき、その後、前記スイッチをＯＮにして、前記電流増幅部を介して前記圧電素子に充放電を行うことを特徴とする印刷装置である。
A main invention for achieving the above object is to provide a piezoelectric element that operates by charging or discharging to eject ink from a nozzle, a charging transistor that supplies current to the piezoelectric element, and a current from the piezoelectric element. A current amplifying unit that is complementarily connected to a discharging transistor that discharges the current and a current that is connected to the current amplifying unit and charges the piezoelectric element via the charging transistor. A power source, a negative power source connected to the current amplifying unit and discharging the current discharged from the piezoelectric element from the piezoelectric element via the discharging transistor, and between the piezoelectric element and the current amplifying unit A switch provided with a switch for controlling charging / discharging of the piezoelectric element by switching ON / OFF,
One end of the piezoelectric element is connected to the current amplifying unit, and the other end is connected to the negative power source. Before the charge / discharge of the piezoelectric element is started, the switch is turned off, and the reference potential of the piezoelectric element is Is set to the same potential as the voltage of the negative power source, and then the switch is turned on to charge and discharge the piezoelectric element through the current amplifying unit.
本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。 Other features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.
本明細書及び添付図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。 At least the following matters will become clear from the description of the present specification and the accompanying drawings.
充電、または、放電することにより動作して、ノズルからインクを噴出させる圧電素子と、前記圧電素子に電流を供給する充電用トランジスタと前記圧電素子から電流を放出させる放電用トランジスタとが相補的に接続された電流増幅部と、前記電流増幅部に接続され、前記圧電素子を充電する電流を、前記充電用トランジスタを介して前記圧電素子に供給する正電源と、前記電流増幅部に接続され、前記圧電素子から放電された電流を、前記放電用トランジスタを介して前記圧電素子から放出させる負電源と、前記圧電素子と前記電流増幅部との間に設けられ、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、前記圧電素子が充放電されるのを制御するスイッチと、を備える印刷装置であって、前記圧電素子の一端は前記電流増幅部に接続され、他端は前記負電源に接続されており、前記圧電素子の充放電を開始する前に前記スイッチをＯＦＦにして、前記圧電素子の基準電位を前記負電源の電圧と同電位としておき、その後、前記スイッチをＯＮにして、前記電流増幅部を介して前記圧電素子に充放電を行うことを特徴とする印刷装置。
このような印刷装置によれば、信頼性の高い汎用品であり、かつ、従来よりもコストの低い部品（コンデンサ等）を使用したヘッド駆動装置により、ヘッドを駆動して印刷を行うことができる。
A piezoelectric element that operates by charging or discharging to eject ink from a nozzle, a charging transistor that supplies current to the piezoelectric element, and a discharging transistor that discharges current from the piezoelectric element are complementary. A connected current amplifying unit, a positive power source connected to the current amplifying unit and supplying the current for charging the piezoelectric element to the piezoelectric element via the charging transistor, and connected to the current amplifying unit; By providing a negative power source that discharges the current discharged from the piezoelectric element from the piezoelectric element via the discharging transistor, and between the piezoelectric element and the current amplifying unit, and switching ON / OFF, A switch that controls charging and discharging of the piezoelectric element, wherein one end of the piezoelectric element is connected to the current amplification unit, and the other end is It is connected to the negative power supply, and before starting charging / discharging of the piezoelectric element, the switch is turned off, the reference potential of the piezoelectric element is set to the same potential as the voltage of the negative power supply, and then the switch is turned on. The printing apparatus is turned on to charge / discharge the piezoelectric element through the current amplification unit.
According to such a printing apparatus, it is possible to perform printing by driving the head with a head driving apparatus that uses a highly reliable general-purpose product and a component (such as a capacitor) that is less expensive than the conventional one. .
かかる印刷装置であって、一端が前記正電源と前記充電用トランジスタとの間に接続され、他端がグランドに接続されたコンデンサを備え、前記コンデンサは、前記圧電素子の充電を行う際に、前記正電源と共に前記圧電素子に電流を供給することが望ましい。
このような印刷装置によれば、当該コンデンサを補助電源として用いることにより、充電時に正電源から圧電素子に供給される電流のブレを防止して、圧電素子を安定的に駆動させることができる。
In this printing apparatus, one end is connected between the positive power source and the charging transistor, and the other end is connected to the ground, and the capacitor is used when charging the piezoelectric element. It is desirable to supply a current to the piezoelectric element together with the positive power source.
According to such a printing apparatus, by using the capacitor as an auxiliary power source, the current supplied from the positive power source to the piezoelectric element during charging can be prevented and the piezoelectric element can be driven stably.
かかる印刷装置であって、一端が前記負電源と前記放電用トランジスタとの間に接続され、他端がグランドに接続されたコンデンサを備え、前記コンデンサは、前記圧電素子から放電を行う際に、前記負電源と共に前記圧電素子から電流を放出されることが望ましい。
このような印刷装置によれば、当該コンデンサを補助電源として用いることにより、放電時に圧電素子から負電源に放出される電流のブレを防止して、圧電素子を安定的に駆動させることができる。
In this printing apparatus, one end is connected between the negative power source and the discharge transistor, and the other end is connected to a ground, and the capacitor discharges from the piezoelectric element. It is desirable that current is discharged from the piezoelectric element together with the negative power source.
According to such a printing apparatus, by using the capacitor as an auxiliary power supply, it is possible to prevent the current from being discharged from the piezoelectric element to the negative power supply during discharge and to stably drive the piezoelectric element.
かかる印刷装置であって、前記圧電素子の基準電位を前記負電源の電位と同電位にする際に、前記圧電素子の電位を徐々に降下させることが望ましい。
このような印刷装置によれば、圧電素子の基準電位を負電源の電位と同電位にする際に電位を徐々に降下させていくことで、圧電素子に残留していた電荷が一気に負電源に流れ込み、過電流となって負電源に過大な負荷がかかることを防止することができる。
In this printing apparatus, it is preferable that the piezoelectric element potential is gradually lowered when the reference potential of the piezoelectric element is set to the same potential as that of the negative power source.
According to such a printing apparatus, when the reference potential of the piezoelectric element is set to the same potential as that of the negative power source, the electric potential remaining in the piezoelectric element is rapidly transferred to the negative power source by gradually decreasing the potential. It is possible to prevent an excessive load from being applied to the negative power source due to an overcurrent.
かかる印刷装置であって、前記圧電素子の充放電は、前記圧電素子の電位が負電源の電位と等しい状態から充電を行うことにより開始することが望ましい。
このような印刷装置によれば、圧電素子が負電源の電位と等しい状態で充電を開始することにより、駆動信号の最大電位差をなるべく大きくすることができる。
In this printing apparatus, it is preferable that charging / discharging of the piezoelectric element is started by charging from a state where the potential of the piezoelectric element is equal to the potential of the negative power source.
According to such a printing apparatus, the maximum potential difference of the drive signals can be increased as much as possible by starting charging while the piezoelectric element is equal to the potential of the negative power source.
かかる印刷装置であって、正電源に備えられた前記コンデンサと、負電源に備えられた前記コンデンサとが同一であることが望ましい。
このような印刷装置によれば、正電源ユニットと負電源ユニットの回路構成を同様することができるため、回路設計が容易となり、コストダウンを図ることができる。
In such a printing apparatus, it is preferable that the capacitor provided in the positive power supply and the capacitor provided in the negative power supply are the same.
According to such a printing apparatus, since the circuit configurations of the positive power supply unit and the negative power supply unit can be made the same, the circuit design becomes easy and the cost can be reduced.
＝＝＝印刷装置の基本的構成＝＝＝
発明を実施するための印刷装置の形態として、インクジェットプリンター（プリンター１）を例に挙げて説明する。
=== Basic Configuration of Printing Apparatus ===
As a form of a printing apparatus for carrying out the invention, an ink jet printer (printer 1) will be described as an example.
＜プリンターの構成＞
図１は、プリンター１の全体構成を示すブロック図である。
プリンター１は、紙・布・フィルム等の媒体に文字や画像を記録（印刷）する印刷装置であり、外部装置であるコンピューター１１０と通信可能に接続されている。
<Printer configuration>
FIG. 1 is a block diagram illustrating the overall configuration of the
The
コンピューター１１０にはプリンタードライバーがインストールされている。プリンタードライバーは、表示装置（不図示）にユーザーインターフェースを表示させ、アプリケーションプログラムから出力された画像データを印刷データに変換させるためのプログラムである。このプリンタードライバーは、フレキシブルディスクＦＤやＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体（コンピューターが読み取り可能な記録媒体）に記録されている。また、プリンタードライバーはインターネットを介してコンピューター１１０にダウンロードすることも可能である。なお、このプログラムは、各種の機能を実現するためのコードから構成されている。
A printer driver is installed in the
コンピューター１１０はプリンター１に画像を印刷させるため、印刷させる画像に応じた印刷データをプリンター１に出力する。
The
プリンター１は、搬送ユニット２０と、キャリッジユニット３０と、ヘッドユニット４０と、検出器群５０と、コントローラー６０と、駆動信号生成回路８０とを有する。コントローラー６０は、外部装置であるコンピューター１１０から受信した印刷データに基づいて各ユニットを制御し、媒体に画像を印刷する。プリンター１内の状況は検出器群５０によって監視されており、検出器群５０は検出結果をコントローラー６０に出力する。コントローラー６０は検出器群５０から出力された検出結果に基づいて各ユニットを制御する。
The
＜搬送ユニット２０＞
図２は、本実施形態のプリンター１の構成を表した図である。
搬送ユニット２０は、媒体（例えば紙Ｓなど）を所定の方向（以下、搬送方向という）に搬送させるためのものである。ここで、搬送方向はキャリッジの移動方向と交差する方向である。搬送ユニット２０は、給紙ローラー２１と、搬送モーター２２と、搬送ローラー２３と、プラテン２４と、排紙ローラー２５とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ）。
給紙ローラー２１は、紙挿入口に挿入された紙をプリンター内に給紙するためのローラーである。搬送ローラー２３は、給紙ローラー２１によって給紙された紙Ｓを印刷可能な領域まで搬送するローラーであり、搬送モーター２２によって駆動される。搬送モーター２２の動作はプリンター側のコントローラー６０により制御される。プラテン２４は、印刷中の紙Ｓを、紙Ｓの裏側から支持する部材である。排紙ローラー２５は、紙Ｓをプリンターの外部に排出するローラーであり、印刷可能な領域に対して搬送方向下流側に設けられている。
<
FIG. 2 is a diagram illustrating the configuration of the
The
The
＜キャリッジユニット３０＞
キャリッジユニット３０は、ヘッドユニット４０が取り付けられたキャリッジ３１を所定の方向（以下、移動方向という）に移動（「走査」とも呼ばれる）させるためのものである。キャリッジユニット３０は、キャリッジ３１と、キャリッジモーター３２（ＣＲモータとも言う）とを有する（図２Ａ及び図２Ｂ）。
キャリッジ３１は、移動方向に往復移動可能であり、キャリッジモーター３２によって駆動される。キャリッジモーター３２の動作はプリンター側のコントローラー６０により制御される。また、キャリッジ３１は、インクを収容するインクカートリッジを着脱可能に保持している。
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＜ヘッドユニット４０＞
ヘッドユニット４０は、紙Ｓにインクを噴出するためのものである。ヘッドユニット４０は、複数のノズルを有するヘッド４１とヘッド制御部ＨＣとを備える。このヘッド４１はキャリッジ３１に設けられ、キャリッジ３１が移動方向に移動すると、ヘッド４１も移動方向に移動する。そして、ヘッド４１が移動方向に移動中にインクを断続的に噴出することによって、移動方向に沿ったドットライン（ラスタライン）が紙に形成される。
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The
図３は、ヘッド４１の構造を示した断面図である。ヘッド４１は、ケース４１１と、流路ユニット４１２と、ピエゾ素子群ＰＺＴとを有する。ケース４１１はピエゾ素子群ＰＺＴを収納し、ケース４１１の下面に流路ユニット４１２が接合されている。流路ユニット４１２は、流路形成板４１２aと、弾性板４１２ｂと、ノズルプレート４１２ｃとを有する。流路形成板４１２aには、圧力室４１２ｄとなる溝部、ノズル連通口４１２eとなる貫通口、共通インク室４１２ｆとなる貫通口、インク供給路４１２ｇとなる溝部が形成されている。弾性板４１２ｂはピエゾ素子ＰＺＴの先端が接合されるアイランド部４１２ｈを有する。そして、アイランド部４１２ｈの周囲には弾性膜４１２ｉによる弾性領域が形成されている。インクカートリッジに貯留されたインクが、共通インク室４１２ｆを介して、各ノズルＮｚに対応した圧力室４１２ｄに供給される。ノズルプレート４１２ｃはノズルＮｚが形成されたプレートである。ノズル面では、イエローインクを噴出するイエローノズル列Ｙと、マゼンタインクを噴出するマゼンタノズル列Ｍと、シアンインクを噴出するシアンノズル列Ｃと、ブラックインクを噴出するブラックノズル列Ｋと、が形成されている。各ノズル列では、ノズルＮｚが搬送方向に所定間隔Ｄにて並ぶことによって構成されている。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the
ピエゾ素子群ＰＺＴは、櫛歯状の複数のピエゾ素子（駆動素子）を有し、ノズルＮｚに対応する数分だけ設けられている。ヘッド制御部ＨＣなどが実装された配線基板（不図示）によって、ピエゾ素子に駆動信号ＣＯＭが印加され、駆動信号ＣＯＭの電位に応じてピエゾ素子は上下方向に伸縮する。ピエゾ素子ＰＺＴが伸縮すると、アイランド部４１２ｈは圧力室４１２ｄ側に押されたり、反対方向に引かれたりする。このとき、アイランド部４１２ｈ周辺の弾性膜４１２ｉが変形し、圧力室４１２ｄ内の圧力が上昇・下降することにより、ノズルからインク滴が噴出される。
The piezo element group PZT has a plurality of comb-like piezo elements (drive elements), and is provided by the number corresponding to the nozzles Nz. A drive signal COM is applied to the piezo element by a wiring board (not shown) on which the head controller HC and the like are mounted, and the piezo element expands and contracts in the vertical direction according to the potential of the drive signal COM. When the piezo element PZT expands and contracts, the
図４に、ピエゾ素子ＰＺＴの動作（変形形状）を定める駆動信号ＣＯＭの一例を示す。駆動信号ＣＯＭは、繰り返し周期Ｔにおける期間Ｔ１で生成される第１波形部ＳＳ１と、期間Ｔ２で生成される第２波形部ＳＳ２と、期間Ｔ３で生成される第３波形部ＳＳ３と、期間Ｔ４で生成される第４波形部ＳＳ４とを有する。そして、第１波形部ＳＳ１は駆動パルスＰＳ１を有している。また、第２波形部ＳＳ２は駆動パルスＰＳ２を、第３波形部ＳＳ３は駆動パルスＰＳ３を、第４波形部ＳＳ４は駆動パルスＰＳ４を、それぞれ有している。 FIG. 4 shows an example of the drive signal COM that determines the operation (deformed shape) of the piezo element PZT. The drive signal COM includes a first waveform section SS1 generated in the period T1 in the repetition period T, a second waveform section SS2 generated in the period T2, a third waveform section SS3 generated in the period T3, and a period T4. And a fourth waveform section SS4 generated in The first waveform section SS1 has a drive pulse PS1. The second waveform section SS2 has a drive pulse PS2, the third waveform section SS3 has a drive pulse PS3, and the fourth waveform section SS4 has a drive pulse PS4.
ここで、駆動パルスＰＳ１、駆動パルスＰＳ３、及び駆動パルスＰＳ４は、ノズルＮｚからインクを噴出させる際に用いられるものであり、互いに同じ波形をしている。また、駆動パルスＰＳ２は、インクメニスカス（ノズル部分で露出しているインクの自由表面）を微振動させてノズル内部でインクが固化するのを防止するための微振動パルスである。これらの駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ４はピエゾ素子ＰＺＴを動作させるための波形部に相当し、その電位波形はピエゾ素子ＰＺＴに行わせる動作に基づいて定められている。従って、繰り返し周期Ｔ内に含まれる駆動パルスの電位波形や個数を適宜定めることによって、ピエゾ素子ＰＺＴの伸縮を制御することができる。 Here, the drive pulse PS1, the drive pulse PS3, and the drive pulse PS4 are used when ink is ejected from the nozzle Nz, and have the same waveform. The drive pulse PS2 is a fine vibration pulse for finely vibrating the ink meniscus (the free surface of the ink exposed at the nozzle portion) to prevent the ink from solidifying inside the nozzle. These drive pulses PS1 to PS4 correspond to a waveform portion for operating the piezo element PZT, and the potential waveform thereof is determined based on the operation performed by the piezo element PZT. Accordingly, the expansion and contraction of the piezo element PZT can be controlled by appropriately determining the potential waveform and the number of drive pulses included in the repetition period T.
例えば、繰り返し周期Ｔ内で駆道パルスＰＳ３がピエゾ素子ＰＺＴに印加されると、該ピエゾ素子ＰＺＴは小ドットを形成する分量のインクを噴出する程度に振動する。また、繰り返し周期Ｔ内で駆道パルスＰＳ１とＰＳ２とＰＳ３がピエゾ素子ＰＺＴに印加されると、該ピエゾ素子ＰＺＴは大ドットを形成する分量のインクを噴出する程度に振動する。 For example, when the driving pulse PS3 is applied to the piezo element PZT within the repetition period T, the piezo element PZT vibrates to the extent that it ejects an amount of ink that forms a small dot. In addition, when the driving pulses PS1, PS2, and PS3 are applied to the piezo element PZT within the repetition period T, the piezo element PZT vibrates to the extent that it ejects an amount of ink that forms a large dot.
このように、駆動信号ＣＯＭは各ノズルＮｚに設けられるピエゾ素子ＰＺＴ毎に生成され、繰り返し周期Ｔ内で駆動パルスＰＳ１〜ＰＳ４を適宜組み合わせることにより、各ノズルＮｚから噴出されるインクの量を規定する。なお、駆動信号ＣＯＭの生成についての詳細は後で説明する。 In this way, the drive signal COM is generated for each piezo element PZT provided in each nozzle Nz, and the amount of ink ejected from each nozzle Nz is defined by appropriately combining the drive pulses PS1 to PS4 within the repetition period T. To do. Details of generation of the drive signal COM will be described later.
＜検出器群５０＞
検出器群５０は、プリンター１の状況を監視するためのものである。検出器群５０には、リニア式エンコーダ５１、ロータリー式エンコーダ５２、紙検出センサ５３、及び光学センサ５４等が含まれる（図２Ａ及び図２Ｂ）。
リニア式エンコーダ５１は、キャリッジ３１の移動方向の位置を検出する。ロータリー式エンコーダ５２は、搬送ローラー２３の回転量を検出する。紙検出センサ５３は、給紙中の紙Ｓの先端の位置を検出する。光学センサ５４は、キャリッジ３１に取付けられている発光部と受光部により、対向する位置の紙Ｓの有無を検出し、例えば、移動しながら紙の端部の位置を検出し、紙の幅を検出することができる。また、光学センサ５４は、状況に応じて、紙Ｓの先端（搬送方向下流側の端部であり、上端ともいう）・後端（搬送方向上流側の端部であり、下端ともいう）も検出できる。
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＜コントローラー６０＞
コントローラー６０は、プリンターの制御を行うための制御ユニット（制御部）である。コントローラー６０は、インターフェース部６１と、ＣＰＵ６２と、メモリ６３と、ユニット制御回路６４とを有する。
インターフェース部６１は、外部装置であるコンピューター１１０とプリンター１との間でデータの送受信を行う。ＣＰＵ６２は、プリンター１の全体の制御を行うための演算処理装置である。メモリ６３は、ＣＰＵ６２のプログラムを格納する領域や作業領域等を確保するためのものであり、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等の記憶素子によって構成される。そして、ＣＰＵ６２は、メモリ６３に格納されているプログラムに従って、ユニット制御回路６４を介して搬送ユニット２０等の各ユニットを制御する。
また、ＣＰＵ６２は、駆動信号ＣＯＭを生成するためのデジタル制御信号を駆動信号生成回路８０に出力する。なお、この制御信号はＤＡＣ値と呼ばれ、駆動信号ＣＯＭの波形を定めるための波形情報に相当する。
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Further, the
＜プリンターの印刷動作＞
プリンター１の印刷動作について簡単に説明する。コントローラー６０は、コンピューター１１０からインターフェース部６１を介して印刷命令を受信し、各ユニットを制御することにより、給紙処理・ドット形成処理・搬送処理等を行う。
<Printer operation>
The printing operation of the
給紙処理は、印刷すべき紙をプリンター内に供給し、印刷開始位置（頭出し位置とも言う）に紙を位置決めする処理である。コントローラー６０は、給紙ローラー２１を回転させ、印刷すべき紙を搬送ローラー２３まで送る。続いて、搬送ローラー２３を回転させ、給紙ローラー２１から送られてきた紙を印刷開始位置に位置決めする。
The paper feed process is a process of supplying paper to be printed into the printer and positioning the paper at a print start position (also referred to as a cue position). The
ドット形成処理は、移動方向（走査方向）に沿って移動するヘッドからインクを断続的に噴出させ、紙上にドットを形成する処理である。コントローラー６０は、キャリッジ３１を移動方向に移動させ、キャリッジ３１が移動している間に、印刷データに基づいてヘッド４１からインクを噴出させる。噴出されたインク滴が紙上に着弾すると、紙上にドットが形成され、紙上には移動方向に沿った複数のドットからなるドットラインが形成される。
The dot forming process is a process for forming dots on paper by ejecting ink intermittently from a head moving in the moving direction (scanning direction). The
搬送処理は、紙をヘッドに対して搬送方向に沿って相対的に移動させる処理である。コントローラー６０は、搬送ローラー２３を回転させて紙を搬送方向に搬送する。この搬送処理により、ヘッド４１は、先ほどのドット形成処理によって形成されたドットの位置とは異なる位置に、ドットを形成することが可能になる。
The carrying process is a process of moving the paper relative to the head in the carrying direction. The
コントローラー６０は、印刷すべきデータがなくなるまで、ドット形成処理と搬送処理とを交互に繰り返し、ドットラインにより構成される画像を徐々に紙に印刷する。そして、印刷すべきデータがなくなると、排紙ローラーを回転させてその紙を排紙する。なお、排紙を行うか否かの判断は、印刷データに含まれる排紙コマンドに基づいても良い。
次の紙に印刷を行う場合は同処理を繰り返し、行わない場合は、印刷動作を終了する。
The
The same processing is repeated when printing on the next paper, and the printing operation is terminated when not printing.
＝＝＝比較例＝＝＝
まず、比較例として、従来の一般的なプリンターに備えられる駆動信号生成回路の働きについて説明する。該駆動信号生成回路にて駆動信号ＣＯＭが生成され、ピエゾ素子ＰＺＴに印加されることで、ピエゾ素子ＰＺＴが伸縮することにより印刷が行われる。図５に、駆動信号生成回路８０、電源ユニット、トランスミッションゲートＴＧ及びピエゾ素子ＰＺＴ等の構成を示すブロック図を示す。
=== Comparative Example ===
First, as a comparative example, the operation of a drive signal generation circuit provided in a conventional general printer will be described. The drive signal COM is generated by the drive signal generation circuit and applied to the piezo element PZT, whereby printing is performed by the expansion and contraction of the piezo element PZT. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the drive
＜駆動信号生成回路８０＞
図５に示されるように、駆動信号生成回路８０は、波形生成回路８１と電流増幅回路８２とから構成され、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動させるための駆動信号ＣＯＭを生成して、トランスミッションゲートＴＧを介してピエゾ素子ＰＺＴへと出力する。
<Drive
As shown in FIG. 5, the drive
波形生成回路８１は、ＣＰＵ６２から送信されるＤＡＣ値から駆動信号ＣＯＭの基となる電圧変化パターンであるアナログ波形信号ＡＮＧを生成する。波形生成回路８１は、ＤＡＣ回路８１１とプリアンプ８１２とから構成される。ＤＡＣ回路８１１は、デジタルデータであるＤＡＣ値（波形情報）に対応するアナログ波形信号を出力し、プリアンプ８１２は、ＤＡＣ回路８１１から出力されたアナログ波形信号を調整し、駆動信号ＣＯＭを生成するためのアナログ波形信号ＡＮＧとして電流増幅回路８２へと出力する。すなわち、波形生成回路８１は、ピエゾ素子ＰＺＴの動作を定めるアナログ信号を生成するアナログ信号生成部に相当する。
The
電流増幅回路８２は、相補的に接続されたＮＰＮ型トランジスタ８２１と、ＰＮＰ型トランジスタ８２２とによって構成され、波形生成回路８１で生成された電圧波形信号であるＡＮＧの入力を受けて、その電流を増幅し、駆動信号ＣＯＭとしてピエゾ素子ＰＺＴに出力する。通常、インクジェットプリンターでは複数のピエゾ素子ＰＺＴを同時に駆動することによって印刷を行っている。従って、複数のピエゾ素子ＰＺＴを動作させるのに十分な大きさまでアナログ信号ＡＮＧの電流を増幅する必要がある。
The
ＮＰＮ型トランジスタ８２１は、電圧波形信号ＡＮＧの電圧上昇時に作用し、ＡＮＧの電流を増幅して主電源たる第１の電源からピエゾ素子ＰＺＴに充電を行う。すなわち、ＮＰＮ型トランジスタ８２１は、ピエゾ素子ＰＺＴの充電時に動作する充電用トランジスタである。ＮＰＮ型トランジスタ８２１のエミッタは駆動信号ＣＯＭの供給線に接続され、ベースは電圧波形信号ＡＮＧの供給線に接続され、コレクタは第１の電源である主電源Ｖｃｃに接続される。なお、比較例において、第１の電源は＋４２Ｖの電位を有する主電源Ｖｃｃ及び補助電源Ｃ１から構成される。
The
一方、ＰＮＰ型トランジスタ８２２は、電圧波形信号ＡＮＧの電圧下降時に作用し、ＡＮＧの電流を増幅してピエゾ素子ＰＺＴに充電されていた電荷を、第１の電源よりも低い電位を有する第２の電源へと放出する。すなわち、ＰＮＰ型トランジスタ８２２は、ピエゾ素子ＰＺＴの放電時に動作する放電用トランジスタである。ＰＮＰ型トランジスタ８２２のエミッタは駆動信号ＣＯＭの供給線に接続され、ベースは電圧波形信号ＡＮＧの供給線に接続され、コレクタは第２の電源であるグランドに接続される。なお、比較例において、第２の電源はグランド（ＧＮＤ）とする。
On the other hand, the
＜電源ユニット＞
電源ユニットはアナログ波形信号ＡＮＧを増幅して駆動信号ＣＯＭを生成するための電流を電流増幅回路８２に供給する。比較例では電源ユニットの第１の電源として主電源Ｖｃｃ及び補助電源Ｃ１を備え、第２の電源はグランド（ＧＮＤ）となっている。すなわち、比較例では単電源によってピエゾ素子ＰＺＴの駆動を行っている。
<Power supply unit>
The power supply unit amplifies the analog waveform signal ANG and supplies a current for generating the drive signal COM to the
第１の電源は主電源Ｖｃｃ及び補助電源Ｃ１から構成される（図５）。第１の電源は電流増幅回路８２の充電側トランジスタ８２１に接続され、ピエゾ素子ＰＺＴに充電を行う際の電流を充電側トランジスタ８２１に供給する。比較例において主電源Ｖｃｃの電位は＋４２Ｖである。そして、第２の電源であるグランド（ＧＮＤ）との電位差（４２Ｖ）によりアナログ波形信号ＡＮＧを増幅して、駆動信号ＣＯＭを生成させる。
The first power source is composed of a main power source Vcc and an auxiliary power source C1 (FIG. 5). The first power source is connected to the charging
補助電源Ｃ１は電解コンデンサであり、その一端は主電源Ｖｃｃと充電側トランジスタ８２１のコレクタ端子との間で、なるべく充電側トランジスタ８２１に近い位置に接続され、補助電源Ｃ１の他端はグランド（ＧＮＤ）に接続される。すなわち、補助電源Ｃ１は主電源Ｖｃｃよりもピエゾ素子ＰＺＴに近い位置に設けられる。
The auxiliary power supply C1 is an electrolytic capacitor, and one end of the auxiliary power supply C1 is connected between the main power supply Vcc and the collector terminal of the charging
補助電源Ｃ１はピエゾ素子ＰＺＴの充電時に主電源Ｖｃｃを補助する電源として機能する。インク噴出時には、瞬間的に４０Ｖ以上の高い電圧がピエゾ素子ＰＺＴに印加される。しかし、通常のプリンターでは、主電源Ｖｃｃがピエゾ素子ＰＺＴから遠い位置に設置されている場合が多い。そのため、印刷時には主電源Ｖｃｃからピエゾ素子ＰＺＴまでケーブルを通して長い距離を大電流が瞬間的に流れることとなり、ケーブルを流れる間の電流損失等によって駆動信号ＣＯＭの生成にブレを生じる恐れがある。そこで、あらかじめコンデンサＣ１に電荷を貯めておき、印刷時においてはピエゾ素子ＰＺＴにより近い場所から補助的に電流を供給する。これにより、主電源Ｖｃｃからの電流供給を補完して、駆動信号ＣＯＭ生成時のブレを抑えるようにしている。当該コンデンサＣ１は主電源電圧（４２Ｖ）に対する耐圧性を要する。また、信頼性の観点から汎用部品を用いるのが好ましい。 The auxiliary power supply C1 functions as a power supply for assisting the main power supply Vcc when the piezo element PZT is charged. When ink is ejected, a high voltage of 40 V or higher is instantaneously applied to the piezo element PZT. However, in a normal printer, the main power supply Vcc is often installed at a position far from the piezo element PZT. For this reason, during printing, a large current instantaneously flows through a long distance from the main power supply Vcc to the piezo element PZT, and there is a possibility that the generation of the drive signal COM may be blurred due to a current loss or the like while flowing through the cable. Therefore, an electric charge is stored in the capacitor C1 in advance, and current is supplementarily supplied from a place closer to the piezo element PZT during printing. As a result, the supply of current from the main power supply Vcc is supplemented to suppress blurring when the drive signal COM is generated. The capacitor C1 needs to have a withstand voltage against the main power supply voltage (42V). Moreover, it is preferable to use a general purpose part from a viewpoint of reliability.
なお、補助電源Ｃ１はあくまで主電源Ｖｃｃを補完するためのものであり、電源ユニット構成上必ずしも必要とは言えない。主電源Ｖｃｃのみでもピエゾ素子ＰＺＴを駆動するための駆動信号ＣＯＭを生成することは可能である。 Note that the auxiliary power supply C1 is merely for complementing the main power supply Vcc, and is not necessarily required in terms of the power supply unit configuration. It is possible to generate the drive signal COM for driving the piezo element PZT only with the main power supply Vcc.
比較例において、第２の電源は前述の通りグランド（ＧＮＤ）であり、電流増幅回路８２の放電側トランジスタ８２２のコレクタ端子に接続され、駆動信号ＣＯＭ生成の際の基準電位となる。そして、ピエゾ素子ＰＺＴの放電時にはピエゾ素子ＰＺＴから放電側トランジスタ８２２を介してグランド（ＧＮＤ）に電流を放出させる。
In the comparative example, the second power source is the ground (GND) as described above, and is connected to the collector terminal of the discharge-
＜トランスミッションゲートＴＧ＞
トランスミッションゲートＴＧは、各ピエゾ素子ＰＺＴについて１つずつ設けられるアナログスイッチであり、一端は電流増幅回路８２の駆動信号ＣＯＭ供給線に接続され、他端はピエゾ素子ＰＺＴに接続される。そして、ヘッド制御信号（図１参照）から生成されるスイッチ信号ＳＷ（不図示）によってＯＮ／ＯＦＦされ、駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子ＰＺＴに印加されるのを制御する。すなわち、トランスミッションゲートＴＧがＯＮ状態の時には駆動信号ＣＯＭがピエゾ素子ＰＺＴに印加され、トランスミッションゲートＴＧがＯＦＦ状態の時には駆動信号ＣＯＭはピエゾ素子ＰＺＴに印加されない。
<Transmission gate TG>
The transmission gate TG is an analog switch provided for each piezo element PZT. One end of the transmission gate TG is connected to the drive signal COM supply line of the
＜回路動作について＞
比較例で示した回路においては、以下のような動作により印刷が実行される。
まず、所定周期毎に、ＣＰＵ６２から駆動信号生成回路８０に、制御信号であるＤＡＣ値（電位指定情報）が入力される。駆動信号生成回路８０内では、入力されたＤＡＣ値に基づいて波形生成回路８１によりアナログ信号ＡＮＧが生成され、電流増幅回路８２に送信される。電流増幅回路８２では、主電源Ｖｃｃから供給される電流により、アナログ信号ＡＮＧが増幅され、駆動信号ＣＯＭが生成される。
図６に、比較例で生成される駆動信号ＣＯＭの一例を示す。図６で示される波形は、図４で示した期間Ｔ１で生成されるパルス波形ＰＳ１に相当し、最低電位は基準電位である０Ｖ、最高電位は主電源Ｖｃｃの電位である４２Ｖである。つまり、駆動信号ＣＯＭは最大電位差が４２Ｖの電圧波形となる。生成された駆動信号ＣＯＭはトランスミッションゲートＴＧがＯＮとなった時にピエゾ素子ＰＺＴへと印加され、印加された駆動信号ＣＯＭに従ってピエゾ素子ＰＺＴが伸縮し、ヘッドユニット４０の各ノズルＮｚからインクが噴出される。この動作を周期毎に繰り返すことにより、印刷が行われる。
<About circuit operation>
In the circuit shown in the comparative example, printing is executed by the following operation.
First, a DAC value (potential designation information), which is a control signal, is input from the
FIG. 6 shows an example of the drive signal COM generated in the comparative example. The waveform shown in FIG. 6 corresponds to the pulse waveform PS1 generated in the period T1 shown in FIG. 4, and the lowest potential is 0V, which is the reference potential, and the highest potential is 42V, which is the potential of the main power supply Vcc. That is, the drive signal COM has a voltage waveform with a maximum potential difference of 42V. The generated drive signal COM is applied to the piezo element PZT when the transmission gate TG is turned on. The piezo element PZT expands and contracts according to the applied drive signal COM, and ink is ejected from each nozzle Nz of the
＝＝＝第１実施形態＝＝＝
図７に第１実施形態の駆動信号生成回路及びピエゾ素子ＰＺＴ等の全体構成を示すブロック図を示す。第１実施形態では、電源ユニットの構成が比較例と異なっている。比較例では第１の電源として主電源Ｖｃｃ（４２Ｖ）が接続され、第２の電源としてグランド（ＧＮＤ）が接続されていた。これに対して、本実施形態では第１の電源として正電源Ｖｃｃ（＋２４Ｖ）が接続され、第２の電源として負電源Ｖｅｅ（−２４Ｖ）が接続されている。また、比較例と異なり、第２の電源には補助電源Ｃ２が備えられ、ピエゾ素子ＰＺＴの一端がグランド（ＧＮＤ）ではなく第２の電源に接続されている。それ以外の各回路構成は基本的に比較例と同様である。
本実施形態では、正電源Ｖｃｃ及び負電源Ｖｅｅの２種類の電源の電位差を用いて駆動信号ＣＯＭを生成し、ピエゾ素子ＰＺＴ駆動する。以下、詳細について説明する。
=== First Embodiment ===
FIG. 7 is a block diagram showing the overall configuration of the drive signal generation circuit, the piezo element PZT, and the like according to the first embodiment. In the first embodiment, the configuration of the power supply unit is different from that of the comparative example. In the comparative example, the main power source Vcc (42V) is connected as the first power source, and the ground (GND) is connected as the second power source. In contrast, in the present embodiment, a positive power supply Vcc (+ 24V) is connected as the first power supply, and a negative power supply Vee (−24V) is connected as the second power supply. Also, unlike the comparative example, the second power source is provided with an auxiliary power source C2, and one end of the piezo element PZT is connected to the second power source instead of the ground (GND). Other circuit configurations are basically the same as in the comparative example.
In the present embodiment, the drive signal COM is generated using the potential difference between the two types of power sources, the positive power source Vcc and the negative power source Vee, and the piezo element PZT is driven. Details will be described below.
＜駆動信号生成回路８０＞
駆動信号生成回路８０は比較例と同様、波形生成回路８１と電流増幅回路８２とから構成され、ＣＰＵからＤＡＣ値の入力を受けて、ピエゾ素子ＰＺＴを駆動させるための駆動信号ＣＯＭを生成する。波形生成回路８１、及び、電流増幅回路８２は比較例と全く同様の構成とすることができる。ただし、本実施形態においては、充電側トランジスタ８２１に加わる最大電圧は正電源Ｖｃｃの電圧（＋２４Ｖ）であり、放電側トランジスタ８２２に加わる最大電圧は負電源Ｖｅｅの電圧（−２４Ｖ）である。すなわち、電流増幅回路８２のトランジスタ対にかかる電圧の絶対値は｜±２４Ｖ|となる。したがって、該トランジスタ対の最大定格を比較例の場合（４２Ｖ）よりも低く設定することが可能である。
<Drive
As in the comparative example, the drive
＜電源ユニット＞
図７に示されるように、電源ユニットは第１の電源と第２の電源とから構成される。
第１の電源は比較例と同様に正電源Ｖｃｃ及び補助電源Ｃ１から構成され、アナログ波形信号ＡＮＧを増幅するための電流を電流増幅回路８２に供給する。正電源Ｖｃｃは電流増幅回路８２の充電側トランジスタ８２１のコレクタ端子に接続される。そして、正電源Ｖｃｃの電位は＋２４Ｖであり、比較例における主電源Ｖｃｃの電位（＋４２Ｖ）の約１／２の大きさである。
<Power supply unit>
As shown in FIG. 7, the power supply unit includes a first power supply and a second power supply.
As in the comparative example, the first power source is composed of a positive power source Vcc and an auxiliary power source C1, and supplies a current for amplifying the analog waveform signal ANG to the
補助電源Ｃ１は比較例と同様の電解コンデンサであり、一端は正電源Ｖｃｃと充電側トランジスタ８２１のコレクタ端子との間でなるべく充電側トランジスタ８２１に近い位置に接続され、他端はグランドに接続される。そして、比較例で説明したようにピエゾ素子充電時には正電源Ｖｃｃと補助電源Ｃ１とで、電流増幅回路８２の充電側トランジスタ８２１に安定的に電流を供給する。なお、電解コンデンサＣ１に加わる最大電圧は２４Ｖであるため、比較例の場合（４２Ｖ）よりも低耐圧のコンデンサを採用することができる。また、本実施形態においても補助電源Ｃ１が無い状態でピエゾ素子ＰＺＴを駆動することは可能である。
The auxiliary power supply C1 is an electrolytic capacitor similar to the comparative example, and one end is connected between the positive power supply Vcc and the collector terminal of the
一方、第２の電源は比較例とは異なり、負電源Ｖｅｅ及び補助電源Ｃ２から構成される。負電源Ｖｅｅの電位は−２４Ｖであり、比較例における第２の電源であるグランド（ＧＮＤ）よりも低い電位となっている。本実施形態において負電源Ｖｅｅは、駆動信号ＣＯＭを生成するための電流を放電側トランジスタ８２２から放出させることの他に、印刷開始に際してピエゾ素子ＰＺＴに負電源Ｖｅｅの電位（−２４Ｖ）を印加して、ピエゾ素子ＰＺＴの基準電位を負電源Ｖｅｅの電位（−２４Ｖ）と等しくするという機能がある。これにより、正電源Ｖｃｃ（＋２４Ｖ）と負電源Ｖｅｅ（−２４Ｖ）との電位差を用いて駆動信号ＣＯＭを生成することができるようになる。したがって、負電源Ｖｅｅは電流増幅回路８２の放電側トランジスタ８２２のコレクタ端子に接続される以外に、ピエゾ素子ＰＺＴの駆動信号ＣＯＭが印加される端子とは反対の端子（図５においてグランド（ＧＮＤ）に接続されていた方の端子）にも接続される。ピエゾ素子ＰＺＴの基準電位の調整方法については後で説明する。
On the other hand, unlike the comparative example, the second power source includes a negative power source Vee and an auxiliary power source C2. The potential of the negative power source Vee is −24V, which is lower than the ground (GND) that is the second power source in the comparative example. In the present embodiment, the negative power source Vee applies a potential (−24V) of the negative power source Vee to the piezo element PZT at the start of printing, in addition to discharging the current for generating the drive signal COM from the discharge-
補助電源Ｃ２は正電源側の補助電源Ｃ１と同様の電解コンデンサであり、一端は負電源Ｖｅｅと放電側トランジスタ８２２のコレクタ端子との間でなるべく放電側トランジスタ８２２に近い位置に接続され、他端はグランドに接続される。補助電源Ｃ２はＣ１と同様、よりピエゾ素子ＰＺＴに近い場所で負電源Ｖｅｅを補完して、電流のブレを防止する機能を有する。つまり、ピエゾ素子放電時に負電源Ｖｅｅと補助電源Ｃ２とで、電流増幅回路８２の放電側トランジスタ８２２から安定的に電流を放出させる。なお、コンデンサＣ２もＣ１と同様に低耐圧のコンデンサを採用することができる。また、補助電源Ｃ２も必要不可欠なものではなく、補助電源Ｃ２が無い状態でもピエゾ素子ＰＺＴを駆動することは可能である。
The auxiliary power source C2 is an electrolytic capacitor similar to the auxiliary power source C1 on the positive power source side, and one end is connected between the negative power source Vee and the collector terminal of the
本実施形態では、正電源Ｖｃｃを＋２４Ｖ、負電源Ｖｅｅを−２４Ｖとして正負の電源電圧の絶対値がそれぞれ等しくなる構成として説明を行ったが、正負の電源電圧は必ずしも絶対値が等しくなる構成でなくてもよい。詳細は後で説明するが、本実施形態では正電源と負電源の電位差が４２Ｖ以上となる構成であれば駆動信号ＣＯＭを生成することが可能である。したがって、例えば正電源Ｖｃｃの電位が＋1５Ｖで、負電源Ｖｅｅの電位が−３０Ｖ等、正電源Ｖｃｃと負電源Ｖｅｅとで電位の絶対値が異なる構成とすることもできる。ただし、回路を構成する部品の耐圧性を考慮すると、正電源及び負電源の電位の絶対値が等しければ、正電源側の回路構成と負電源側の回路構成を同様の構成にすることができ、部品を共通化することができる。そのため、正負電源の絶対値が等しくなるような電位に設定することにより、回路設計が容易になり、また、同一部品を使用することでコスト低減効果も期待できる。 In the present embodiment, the positive power supply Vcc is + 24V and the negative power supply Vee is −24V, and the absolute values of the positive and negative power supply voltages are equal to each other. However, the positive and negative power supply voltages are not necessarily equal in absolute value. It does not have to be. Although details will be described later, in the present embodiment, the drive signal COM can be generated if the potential difference between the positive power source and the negative power source is 42 V or more. Therefore, for example, the positive power source Vcc has a potential of +15 V, the negative power source Vee has a potential of −30 V, etc., and the positive power source Vcc and the negative power source Vee have different absolute values. However, considering the pressure resistance of the components that make up the circuit, the circuit configuration on the positive power supply side and the circuit configuration on the negative power supply side can be made similar if the absolute values of the positive and negative power supply potentials are equal. , Parts can be shared. Therefore, by setting the potentials so that the absolute values of the positive and negative power supplies are equal, circuit design is facilitated, and the cost reduction effect can be expected by using the same components.
＜トランスミッションゲートＴＧ＞
トランスミッションゲートＴＧの構成は比較例と同様であり、各ピエゾ素子ＰＺＴについて１つずつ設けられ、一端は電流増幅回路８２の駆動信号ＣＯＭ供給線に接続され、他端はピエゾ素子ＰＺＴに接続される。そして、前述のスイッチ信号ＳＷによってＯＮ／ＯＦＦされることでピエゾ素子ＰＺＴに駆動信号ＣＯＭが印加されるのを制御する。
さらに本実施形態においては、印刷開始時にＴＧをＯＦＦ状態にしておくことで、ピエゾ素子ＰＺＴの駆動信号ＣＯＭ入力側端子を開放する。これにより、ピエゾ素子ＰＺＴの駆動信号ＣＯＭ入力側の端子とは反対側の端子に負電源Ｖｅｅの電位（−２４Ｖ）を印加することができる。そして、ピエゾ素子ＰＺＴの基準電位が負電源Ｖｅｅの電位（−２４Ｖ）と等しくなった後でＴＧをＯＮにすることで、ピエゾ素子ＰＺＴに駆動信号ＣＯＭの印加を開始する。
<Transmission gate TG>
The configuration of the transmission gate TG is the same as that of the comparative example, one is provided for each piezo element PZT, one end is connected to the drive signal COM supply line of the
Furthermore, in this embodiment, the TG is turned off at the start of printing, thereby opening the drive signal COM input side terminal of the piezo element PZT. As a result, the potential (−24V) of the negative power source Vee can be applied to the terminal on the side opposite to the terminal on the drive signal COM input side of the piezo element PZT. Then, after the reference potential of the piezo element PZT becomes equal to the potential (−24V) of the negative power source Vee, the TG is turned on to start application of the drive signal COM to the piezo element PZT.
＜回路動作について＞
図８に本実施形態において生成される駆動信号ＣＯＭの波形の一例を示す。本実施形態では、第１の電源（正電源Ｖｃｃ）の電位が＋２４Ｖであるため、駆動信号ＣＯＭの最高電位も＋２４Ｖとなる。そして、第２の電源（負電源Ｖｅｅ）の電位は−２４Ｖであり、駆動信号ＣＯＭの最低電位は−２４Ｖとなる。つまり、基準電位を−２４Ｖに設定することで、最大電位差が＋２４Ｖ−（−２４Ｖ）＝４８Ｖとなる駆動信号ＣＯＭを生成することができる。
<About circuit operation>
FIG. 8 shows an example of the waveform of the drive signal COM generated in the present embodiment. In the present embodiment, since the potential of the first power supply (positive power supply Vcc) is + 24V, the maximum potential of the drive signal COM is also + 24V. The potential of the second power source (negative power source Vee) is −24V, and the minimum potential of the drive signal COM is −24V. That is, by setting the reference potential to −24V, it is possible to generate the drive signal COM in which the maximum potential difference is + 24V − (− 24V) = 48V.
一方、比較例では、基準電位をグランドの電位（０Ｖ）とし、最高電位を主電源Ｖｃｃの電位（４２Ｖ）として、最大電位差が４２Ｖとなる駆動信号ＣＯＭを生成して印刷を行っていた（図６参照）。したがって、本実施形態で生成される駆動信号ＣＯＭの最大電位差（４８Ｖ）は、比較例で生成される駆動信号ＣＯＭの最大電位差（４２Ｖ）以上の大きさになり、ピエゾ素子ＰＺＴを伸縮させるために十分な電圧を供給することが可能である。図６で表される比較例の波形と同一形状の波形を生成すれば、ピエゾ素子ＰＺＴを比較例の場合と全く同様に駆動することができる。 On the other hand, in the comparative example, the reference potential is set to the ground potential (0V), the maximum potential is set to the potential of the main power supply Vcc (42V), and the drive signal COM having the maximum potential difference of 42V is generated and printed (see FIG. 6). Therefore, the maximum potential difference (48V) of the drive signal COM generated in the present embodiment is greater than or equal to the maximum potential difference (42V) of the drive signal COM generated in the comparative example, and the piezoelectric element PZT is expanded or contracted. It is possible to supply a sufficient voltage. If a waveform having the same shape as the waveform of the comparative example shown in FIG. 6 is generated, the piezo element PZT can be driven in exactly the same manner as in the comparative example.
本実施形態でピエゾ素子ＰＺＴを駆動するのに十分な大きさの電位差を確保するためには、前述のように、ピエゾ素子ＰＺＴの基準電位が最も低くなる状態から充電を開始する必要がある。このため、印刷を開始する前に、ピエゾ素子ＰＺＴの基準電位を負電源の電位と等しくさせるための初期化作業（以後、イニシャライズシーケンスとも呼ぶ）を行う。図９にイニシャライズシーケンスのフローを示す。以下、図９に従って各工程について説明する。 In order to secure a potential difference large enough to drive the piezo element PZT in this embodiment, it is necessary to start charging from a state where the reference potential of the piezo element PZT is the lowest as described above. For this reason, an initialization operation (hereinafter also referred to as an initialization sequence) for making the reference potential of the piezo element PZT equal to the potential of the negative power supply is performed before printing is started. FIG. 9 shows the flow of the initialization sequence. Hereafter, each process is demonstrated according to FIG.
最初に、トランスミッションゲートＴＧをＯＦＦにする（Ｓ１０１）。これにより、ピエゾ素子ＰＺＴの駆動信号ＣＯＭ入力側が開放される。すなわち、ＴＧがＯＦＦ状態の間は、駆動信号ＣＯＭ入力側からは駆動信号ＣＯＭを含めて一切の信号を入力できない状態にしておき、初期化作業中のピエゾ素子ＰＺＴに負電源Ｖｅｅ以外の電位が印加されないようにする。なお、ピエゾ素子ＰＺＴの駆動信号ＣＯＭ入力側を開放できるものであれば別途ＴＧとは異なるスイッチ等を設けてもよい。ただし、電流増幅回路８２に設けられたトランジスタ８２１及び８２２から漏れ電流が発生してピエゾ素子ＰＺＴに流入する等の問題が生じないように、なるべくピエゾ素子ＰＺＴに近い位置で開放できるようにしておくことが望ましい。
First, the transmission gate TG is turned off (S101). This opens the drive signal COM input side of the piezo element PZT. That is, while the TG is in an OFF state, no signal including the drive signal COM can be input from the drive signal COM input side, and a potential other than the negative power source Vee is applied to the piezo element PZT during initialization. Do not apply. Note that a switch or the like different from the TG may be separately provided as long as the drive signal COM input side of the piezo element PZT can be opened. However, the
ピエゾ素子ＰＺＴの駆動信号ＣＯＭ入力側が開放状態であることを確認した後に、負電源Ｖｅｅを起動して、ピエゾ素子ＰＺＴの負電源側に負電源Ｖｅｅ電圧（−２４Ｖ）の印加を開始する（Ｓ１０２）。負電源Ｖｅｅ電位の印加が開始されると、ピエゾ素子ＰＺＴの負電源側の電位が降下していく（Ｓ１０３）。ここで、ピエゾ素子ＰＺＴに前回駆動時の電荷が残留していた場合には、該残留電荷が負電源Ｖｅｅへと排出されることになる。このような電荷の移動は、過電流となって負電源Ｖｅｅに流れ込むおそれがあるが、負電源Ｖｅｅの電位（−２４Ｖ）をピエゾ素子ＰＺＴに印加している最中に過電流が生じると、負電源Ｖｅｅに急激な負荷が加わることになり、負電源Ｖｅｅは過電流保護のために停止してしまう場合がある。そこで、負電源Ｖｅｅの電位（−２４Ｖ）は一気にピエゾ素子ＰＺＴへ印加するのではなく、徐々に印加するようにする。こうすることで、負電源Ｖｅｅに過大な負荷をかけることなく、ピエゾ素子ＰＺＴの電位を徐々に降下させていく。 After confirming that the drive signal COM input side of the piezo element PZT is in an open state, the negative power source Vee is activated and application of the negative power source Vee voltage (−24V) to the negative power source side of the piezo element PZT is started (S102). ). When the application of the negative power source Vee potential is started, the potential on the negative power source side of the piezo element PZT decreases (S103). Here, when the charge at the time of the previous driving remains in the piezo element PZT, the remaining charge is discharged to the negative power source Vee. Such movement of electric charge may cause an overcurrent to flow into the negative power source Vee, but if an overcurrent occurs while the potential (−24V) of the negative power source Vee is being applied to the piezo element PZT, An abrupt load is applied to the negative power source Vee, and the negative power source Vee may stop for overcurrent protection. Therefore, the potential (−24V) of the negative power source Vee is not applied to the piezo element PZT at once, but gradually applied. In this way, the potential of the piezo element PZT is gradually lowered without applying an excessive load to the negative power source Vee.
ピエゾ素子ＰＺＴの負電源Ｖｅｅ側の電位は、負電源電位（−２４Ｖ）の印加が開始されてから徐々に降下していき、所定の時間を経過した後に基準電位である−２４Ｖに到達する（Ｓ１０４）。なお、ピエゾ素子ＰＺＴの負電源側の電位が完全に−２４Ｖになるまで負電源電圧が印加されていれば、Ｓ１０１において開放されていたピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側電位も−２４Ｖと考えることができる。 The potential on the negative power source Vee side of the piezo element PZT gradually decreases after the application of the negative power source potential (−24V) is started, and reaches −24V which is the reference potential after a predetermined time has elapsed ( S104). Note that if the negative power supply voltage is applied until the potential on the negative power supply side of the piezo element PZT is completely -24V, the COM input side potential of the piezo element PZT opened in S101 may be considered to be -24V. it can.
次に、正電源Ｖｃｃを起動し（Ｓ１０５）、ピエゾ素子ＰＺＴ充放電の準備を開始する。なお、正電源Ｖｃｃを起動するタイミングは、Ｓ１０２で負電源Ｖｅｅを起動した後であればいつでもよく、ピエゾ素子ＰＺＴの基準電位が−２４Ｖに到達する以前に起動してもよい。ただし、ピエゾ素子ＰＺＴの基準電位が定まらぬうちに正電源Ｖｃｃの電位（＋２４Ｖ）がピエゾ素子ＰＺＴに印加されると、最大電位差が４２Ｖに満たない駆動信号ＣＯＭが生成され、ピエゾ素子ＰＺＴを正確に駆動することができなくなるおそれがある。したがって、正電源を早目に起動したい場合には、ピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側端子がトランスミッションゲートＴＧによって確実に開放されていることを確認しておかなければならない。本実施形態のようにピエゾ素子ＰＺＴの基準電位が確定してから正電源を起動する方法によれば、不十分な大きさ（電位差）の駆動信号ＣＯＭが生成されることを回避することができる。 Next, the positive power supply Vcc is activated (S105), and preparation for charging / discharging of the piezo element PZT is started. The positive power supply Vcc may be activated at any time after the negative power supply Vee is activated in S102, or may be activated before the reference potential of the piezo element PZT reaches -24V. However, if the potential (+ 24V) of the positive power supply Vcc is applied to the piezo element PZT before the reference potential of the piezo element PZT is determined, a drive signal COM having a maximum potential difference of less than 42V is generated, and the piezo element PZT is accurately set. There is a risk that it cannot be driven quickly. Therefore, when it is desired to start the positive power supply early, it is necessary to confirm that the COM input side terminal of the piezo element PZT is reliably opened by the transmission gate TG. According to the method of starting the positive power supply after the reference potential of the piezo element PZT is determined as in the present embodiment, it is possible to avoid the generation of the drive signal COM having an insufficient magnitude (potential difference). .
Ｓ１０１〜Ｓ１０５の工程を行うことでイニシャライズシーケンスが完了し、充放電の準備が整う。そして、トランスミッションゲートＴＧをＯＮにして、正電源Ｖｃｃからピエゾ素子ＰＺＴへの充電を開始する（Ｓ１０６）。 By performing steps S101 to S105, the initialization sequence is completed, and preparation for charging and discharging is completed. Then, the transmission gate TG is turned on, and charging from the positive power source Vcc to the piezo element PZT is started (S106).
ピエゾ素子ＰＺＴ充放電開始に際して、ＣＰＵ62はピエゾ素子ＰＺＴの基準電位である−２４Ｖから充電を開始するようにＤＡＣ値を生成し、駆動波形生成回路８０にてアナログ信号ＡＮＧが増幅され、駆動信号ＣＯＭが生成される。駆動信号ＣＯＭは図８に示されるように、最低電位が−２４Ｖ以上で、最高電位が＋２４Ｖ以下となる波形である。図１０に、充放電が開始された後のピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側端子の電位変化の様子を示す。
At the start of charging / discharging of the piezo element PZT, the
まず、生成された駆動信号ＣＯＭにしたがって、充電が行われる。充電時は、正電源Ｖｃｃから充電側トランジスタ８２１を介してピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側に電流が供給される。これにより、ピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側の電位が基準電位である−２４Ｖから中間電位まで上げられる。そして、中間電位で一端保持された後、ピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側の電位が最高電位になるまで再び充電が行われる（図１０の区間Ａ）。
First, charging is performed in accordance with the generated drive signal COM. At the time of charging, current is supplied from the positive power supply Vcc to the COM input side of the piezo element PZT through the charging
最高電位の状態で保持された後（図１０の区間Ｂ）、放電が行われる。放電時は、ピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側から電流が放出され、放電側トランジスタ８２２を介して負電源Ｖｅｅへと電流が流れる。これにより、ピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側の電位が最高電位から最低電位まで降下する（図１０の区間Ｃ）。ピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側の最低電位は−２４Ｖ以上であり、この最高電位と最低電位との差が最大電位差となる。比較例では最大電位差４２Ｖで駆動信号ＣＯＭを生成し、ピエゾ素子ＰＺＴを伸縮させていたが、本実施形態でも４２Ｖ以上の電位差で駆動信号ＣＯＭを生成することができる。
After being held at the highest potential state (section B in FIG. 10), discharge is performed. At the time of discharging, current is released from the COM input side of the piezo element PZT, and current flows to the negative power source Vee via the
ピエゾ素子ＰＺＴのＣＯＭ入力側電位は最低電位状態で保持された後（図１０の区間Ｄ）、再び充電が行われる（図１０の区間Ａ’）。そして、この動作を繰り返すことによって、ピエゾ素子ＰＺＴの充放電が行われる。 The COM input side potential of the piezo element PZT is held in the lowest potential state (section D in FIG. 10), and then charged again (section A ′ in FIG. 10). Then, by repeating this operation, the piezo element PZT is charged and discharged.
＜第１実施形態の効果＞
本実施形態で説明したプリンターによれば、正電源Ｖｃｃ（＋２４Ｖ）と負電源Ｖｅｅ（−２４Ｖ）との２種類の電源の電位差を利用することで、従来のプリンターで使用されていた主電源電圧の絶対値｜４２Ｖ｜よりも低い電圧の絶対値｜±２４｜で従来と同様の駆動信号ＣＯＭを生成し、印刷を行うことができる。つまり、印刷方式を大きく変更することなく、回路を構成する部品に耐圧性の面で従来よりも低い定格の部品を使用することが可能になり、コストを削減することができる。
特に、正負電源ユニットの補助電源として使用している電解コンデンサＣ１及びＣ２として低耐圧コンデンサを採用すると、コンデンサ自体の体積も小さくすることができるため、コスト削減効果に加えて回路を小型化することができる。また、コンデンサ等の受動素子は５０Ｖ以下であれば耐圧性をある程度自由に選択できるため、回路の信頼性やコスト等の様々な面から、プリンター設計の自由度を広げることが可能になる。
<Effects of First Embodiment>
According to the printer described in the present embodiment, the main power supply voltage used in the conventional printer is obtained by utilizing the potential difference between the two types of power supplies, the positive power supply Vcc (+24 V) and the negative power supply Vee (−24 V). A drive signal COM similar to the conventional drive signal COM can be generated with a voltage absolute value | ± 24 | lower than the absolute value | 42V | That is, it is possible to use a part having a lower rating than the conventional one in terms of pressure resistance without significantly changing the printing method, and the cost can be reduced.
In particular, if low-voltage capacitors are used as the electrolytic capacitors C1 and C2 used as auxiliary power sources for the positive and negative power supply units, the volume of the capacitor itself can be reduced, so that the circuit size can be reduced in addition to the cost reduction effect. Can do. In addition, since the withstand voltage of a passive element such as a capacitor can be freely selected to some extent if it is 50 V or less, the degree of freedom in designing the printer can be expanded from various aspects such as circuit reliability and cost.
＝＝＝第２実施形態＝＝＝
第２実施形態では、電源ユニットの構成が第１実施形態とは異なる。本実施形態では、第１実施形態における正電源Ｖｃｃの電位を＋２４Ｖから＋４２Ｖに変更し、同様に負電源Ｖｅｅの電位を−２４Ｖから−４２Ｖに変更する。これにより、比較例や第１実施形態の約２倍の電位差を有する駆動信号ＣＯＭを生成する。
図１１に第２実施形態における駆動信号生成回路及びピエゾ素子ＰＺＴ等の全体構成を示すブロック図を示す。回路の全体構成は基本的に第１実施形態と同様である。一方、前述のように、正負の各電源ユニットの電位の絶対値は｜±４２Ｖ｜であり、第１実施形態の場合（｜±２４Ｖ｜）よりも大きく、比較例における主電源電圧（４２Ｖ）と同等の大きさとする。また、コンデンサ等、回路を構成する各機器には｜±４２Ｖ｜の電圧がかかることから、これらの機器には、比較例の場合と同様に４２Ｖ耐圧のものを使用する。
=== Second Embodiment ===
In the second embodiment, the configuration of the power supply unit is different from that of the first embodiment. In the present embodiment, the potential of the positive power supply Vcc in the first embodiment is changed from + 24V to + 42V, and similarly, the potential of the negative power supply Vee is changed from -24V to -42V. As a result, the drive signal COM having a potential difference approximately twice that of the comparative example and the first embodiment is generated.
FIG. 11 is a block diagram showing the overall configuration of the drive signal generation circuit, the piezo element PZT, and the like in the second embodiment. The overall configuration of the circuit is basically the same as that of the first embodiment. On the other hand, as described above, the absolute value of the potential of each positive and negative power supply unit is | ± 42 V |, which is larger than the case of the first embodiment (| ± 24 V |), and is the main power supply voltage (42 V) in the comparative example. Same size as In addition, since a voltage of | ± 42V | is applied to each device constituting the circuit, such as a capacitor, those having a withstand voltage of 42V are used for these devices as in the comparative example.
＜回路動作について＞
回路の動作も基本的に第１実施形態における動作と同様である。ただし、本実施形態では、生成される駆動信号ＣＯＭの最大電位差が、比較例や第１実施形態の場合と比べて大きく異なっている。図１２に本実施形態で生成される駆動信号ＣＯＭの一例を示す。
本実施形態では＋４２Ｖの電位を有する正電源Ｖｃｃと、−４２Ｖの電位を有する負電源Ｖｅｅを用いて駆動信号ＣＯＭが生成される。したがって、本実施形態では駆動信号ＣＯＭの最高電位は＋４２Ｖ、最低電位は−４２Ｖとなり、最大電位差を８０Ｖ以上にすることができる。つまり、本実施形態では、比較例において生成される駆動信号ＣＯＭの電位差（４２Ｖ）の約２倍の大きさの信号を生成することができる。一方で、正負電源の電位の絶対値は共に｜４２Ｖ｜であり、比較例の主電源電圧の絶対値と同じである。そのため、回路を構成する部品の耐圧性能は４２Ｖでよく、比較例の回路（負電源ユニット以外）と全く同様の構成で、比較例の２倍の大きさの駆動信号ＣＯＭをピエゾ素子に印加することが可能になる。
<About circuit operation>
The operation of the circuit is basically the same as that in the first embodiment. However, in the present embodiment, the maximum potential difference of the generated drive signal COM is greatly different from those in the comparative example and the first embodiment. FIG. 12 shows an example of the drive signal COM generated in the present embodiment.
In the present embodiment, the drive signal COM is generated using a positive power source Vcc having a potential of + 42V and a negative power source Vee having a potential of −42V. Therefore, in the present embodiment, the maximum potential of the drive signal COM is +42 V, the minimum potential is −42 V, and the maximum potential difference can be 80 V or more. That is, in the present embodiment, it is possible to generate a signal that is approximately twice as large as the potential difference (42 V) of the drive signal COM generated in the comparative example. On the other hand, the absolute values of the positive and negative power supply potentials are both | 42V |, which is the same as the absolute value of the main power supply voltage of the comparative example. For this reason, the withstand voltage performance of the components constituting the circuit may be 42 V, and the drive signal COM having twice the size of the comparative example is applied to the piezo element with the same configuration as the circuit of the comparative example (other than the negative power supply unit). It becomes possible.
正負電源の電位差を利用して駆動信号ＣＯＭを生成するために、第１実施形態と同様、印刷開始に当たってピエゾ素子ＰＺＴの基準電位を負電源Ｖｅｅの電位と等しくする必要がある。つまり、本実施形態ではピエゾ素子ＰＺＴの基準電位は−４２Ｖになる。そのためのイニシャライズシーケンスは第１実施形態の場合と同様である。 In order to generate the drive signal COM using the potential difference between the positive and negative power supplies, it is necessary to make the reference potential of the piezo element PZT equal to the potential of the negative power supply Vee when starting printing, as in the first embodiment. That is, in this embodiment, the reference potential of the piezo element PZT is −42V. The initialization sequence for this is the same as in the first embodiment.
まず、トランスミッションゲートＴＧをＯＦＦにした後、負電源Ｖｅｅを起動してピエゾ素子ＰＺＴの負電源側端子に負電源Ｖｅｅの電位（−４２Ｖ）を印加する。ピエゾ素子ＰＺＴの電位は徐々に降下していき、所定時間経過後に、基準電位である−４２Ｖに達する。ピエゾ素子ＰＺＴの電位が−４２Ｖであることを確認した後に正電源Ｖｃｃを起動すれば充放電準備が完了する。準備が完了した後、トランスミッションゲートＴＧをＯＮにすることにより、ピエゾ素子ＰＺＴの充放電が開始される（図９参照）。 First, after the transmission gate TG is turned off, the negative power source Vee is activated to apply the potential (−42V) of the negative power source Vee to the negative power source side terminal of the piezo element PZT. The potential of the piezo element PZT gradually decreases, and reaches a reference potential of −42 V after a predetermined time. If it is confirmed that the potential of the piezo element PZT is −42 V and then the positive power supply Vcc is started, the preparation for charging and discharging is completed. After the preparation is completed, turning on the transmission gate TG starts charging / discharging of the piezo element PZT (see FIG. 9).
＜第２実施形態の効果＞
本実施形態によれば、正電源Ｖｃｃ（＋４２Ｖ）と負電源Ｖｅｅ（−４２Ｖ）との２種類の電源の電位差を利用することで、従来のプリンターで使用されていた主電源電圧（＋４２Ｖ）と同等の大きさの電圧（±４２Ｖ）で従来の約２倍の電位差となる８０Ｖ以上の高電圧で駆動信号ＣＯＭを生成し、印刷を行うことができる。一方で、回路を構成する各部品には最大で｜４２Ｖ｜の電圧しかかからないため、耐圧性の面では従来の構成をそのまま使用可能である。これにより、従来よりも高電圧が要求されるヘッドを従来と同様の回路構成で使用することが可能になる。
<Effects of Second Embodiment>
According to the present embodiment, the main power supply voltage (+ 42V) used in the conventional printer can be obtained by using the potential difference between the two types of power supplies of the positive power supply Vcc (+ 42V) and the negative power supply Vee (−42V). Printing can be performed by generating the drive signal COM at a high voltage of 80 V or higher, which is a voltage difference of about twice that of the conventional voltage (± 42 V). On the other hand, since the maximum voltage of each component constituting the circuit is | 42 V |, the conventional configuration can be used as it is in terms of pressure resistance. As a result, it is possible to use a head that requires a higher voltage than the conventional one with a circuit configuration similar to the conventional one.
高電圧の駆動信号が要求される例としては、以下のような場合が考えられる。例えば、現在使用されているピエゾ素子ＰＺＴの材質には鉛が含まれることが多い。このようなピエゾ素子を鉛成分の含まれないものに変更しようとすると、従来のピエゾ素子と同じ伸縮性能を得るために、より高い電圧を印加しなければならないことがある。また、印刷に使用するインクが光硬化型インク（ＵＶインク）等、高粘度である場合には、通常の溶媒系インクを噴出する場合よりも強い噴出力が必要となることがある。このような場合にも、よりも高い電圧でピエゾ素子ＰＺＴを駆動する必要が生じることがある。 The following cases can be considered as examples in which a high-voltage drive signal is required. For example, lead is often contained in the material of the piezo element PZT currently used. If an attempt is made to change such a piezo element to one that does not contain a lead component, a higher voltage may have to be applied in order to obtain the same expansion / contraction performance as a conventional piezo element. In addition, when the ink used for printing has a high viscosity, such as a photocurable ink (UV ink), a stronger jetting power may be required than when jetting a normal solvent-based ink. Even in such a case, it may be necessary to drive the piezo element PZT with a higher voltage.
従来のプリンターでこのような高電圧の駆動信号を生成しようとすると、回路を構成する各部品の耐圧性能を８０Ｖ耐圧まで高くしなければならない。信頼性の高い汎用部品であって耐圧性能が２倍の部品を調達するとなると大幅なコストアップにつながる。さらに、コネクタ（ＦＦＣコネクタ）などの中には高耐圧の汎用品が市場に存在せず、部品交換だけでは高電圧駆動信号を用いた印刷には対応できないこともありえる。 In order to generate such a high-voltage drive signal with a conventional printer, the withstand voltage performance of each component constituting the circuit must be increased to 80V withstand voltage. Procuring highly reliable general-purpose parts that have double the pressure resistance performance will lead to significant cost increases. Further, there is no high-voltage general-purpose product on the market among connectors (FFC connectors) and the like, and it may not be possible to handle printing using a high-voltage drive signal only by component replacement.
一方、本実施形態のプリンターによれば、従来のプリンターにおける回路構成を大きく変えることなく８０Ｖ以上の高電圧駆動信号を用いた印刷が可能となる。すなわち、高いコストがかかる部品を使用することなく、従来よりも大きなピエゾ駆動信号を扱うことができるようになる。 On the other hand, according to the printer of this embodiment, printing using a high-voltage drive signal of 80 V or higher is possible without greatly changing the circuit configuration of the conventional printer. That is, it is possible to handle a piezo drive signal larger than the conventional one without using expensive parts.
＜まとめ＞
本実施形態のプリンターは、ピエゾ素子ＰＺＴに充放電を行うための電源として、正電源と負電源の２種類の電源を備える。充放電開始に際しては、まず、ピエゾ素子ＰＺＴの駆動信号ＣＯＭ印加側に設けられたスイッチ（ＴＧ）をＯＦＦにして開放しておく。そして、ピエゾ素子ＰＺＴの反対側に負電源電圧を印加して、基準電位を負電源の電位と等しくする（イニシャライズシーケンス）。その後、スイッチ（ＴＧ）をＯＮにして充放電を開始する。
<Summary>
The printer of the present embodiment includes two types of power sources, a positive power source and a negative power source, as power sources for charging and discharging the piezo element PZT. When charging / discharging starts, first, the switch (TG) provided on the drive signal COM application side of the piezo element PZT is turned OFF and opened. Then, a negative power supply voltage is applied to the opposite side of the piezo element PZT to make the reference potential equal to the negative power supply potential (initialization sequence). Thereafter, the switch (TG) is turned on to start charging / discharging.
これにより、正電源と負電源の電位差を利用して駆動信号ＣＯＭを生成することができる。例えば、従来４２Ｖの単電源で行っていた印刷が、±２４Ｖの２つの電源で行えるようになり、回路を構成する部品（コンデンサ等）にかかる最大電圧は｜２４Ｖ|（絶対値）と半減する。したがって、従来よりも低耐圧の部品を使用することが可能となり、コストダウンになる。正負電源の電位を±４２Ｖにすれば、従来と同じ回路構成で、従来の約２倍の電位差（８０Ｖ）を有する駆動信号ＣＯＭが生成することもできる。 Thus, the drive signal COM can be generated using the potential difference between the positive power source and the negative power source. For example, printing that was conventionally performed with a single power supply of 42 V can now be performed with two power supplies of ± 24 V, and the maximum voltage applied to components (capacitors, etc.) constituting the circuit is halved to | 24 V | (absolute value). . Therefore, it is possible to use parts having a lower withstand voltage than conventional ones, and the cost is reduced. When the potential of the positive / negative power supply is set to ± 42V, the drive signal COM having a potential difference (80V) approximately twice that of the conventional circuit configuration can be generated with the same circuit configuration as the conventional one.
また、正電源の補助電源として電解コンデンサＣ１を備えている。これにより、充電時に正電源からピエゾ素子ＰＺＴに供給される電流を補完して、電流のブレを防止し、駆動信号ＣＯＭを安定的に生成することができる。
同様に、負電源の補助電源として電解コンデンサＣ２を備えており、これにより、放電時にピエゾ素子ＰＺＴから負電源に放出される電流を補完して、電流のブレを防止し、駆動信号ＣＯＭを安定的に生成することができる。
In addition, an electrolytic capacitor C1 is provided as an auxiliary power source for the positive power source. As a result, the current supplied from the positive power source to the piezo element PZT at the time of charging can be complemented to prevent current fluctuation, and the drive signal COM can be stably generated.
Similarly, an electrolytic capacitor C2 is provided as an auxiliary power source for the negative power source, which compensates for the current discharged from the piezo element PZT to the negative power source during discharge, prevents current fluctuation, and stabilizes the drive signal COM. Can be generated automatically.
また、イニシャライズシーケンス時は、ピエゾ素子ＰＺＴの電位を徐々に降下させて負電源の電位に到達するようにする。
前回駆動時にピエゾ素子ＰＺＴに電荷が残留していた場合、該電荷が急激に負電源側に流れこむことと、過電流となって負電源に大きな負荷を与える恐れがある。ピエゾ素子ＰＺＴを徐々に電位降下させていくことで、このような過電流が発生するのを防止することができる。
Further, during the initialization sequence, the potential of the piezo element PZT is gradually lowered so as to reach the potential of the negative power source.
If charges remain in the piezo element PZT during the previous drive, the charges may suddenly flow into the negative power supply side, resulting in overcurrent and a large load on the negative power supply. By gradually lowering the potential of the piezo element PZT, it is possible to prevent such an overcurrent from occurring.
また、ピエゾ素子ＰＺＴの充放電を開始する際は、ピエゾ素子ＰＺＴの電位が基準電位である負電源電圧（例えば−２４Ｖ）と等しい状態から充電を行うことでスタートする。
最低電位状態のピエゾ素子ＰＺＴに充電を行うことから充放電をスタートすることで、最高電位と最低電位との電位差を最大限に利用して駆動信号ＣＯＭを生成することができるようになる。
Further, when charging / discharging of the piezo element PZT is started, charging is started from a state in which the potential of the piezo element PZT is equal to a negative power supply voltage (for example, −24 V) which is a reference potential.
By starting charging / discharging from charging the piezo element PZT in the lowest potential state, the drive signal COM can be generated by making the maximum use of the potential difference between the highest potential and the lowest potential.
また、正電源と負電源の電位の絶対値は等しくなっており、補助電源としての電解コンデンサＣ１及びＣ２は同等の部品とすることができる。例えば第１実施形態では正負の電源はそれぞれ±２４Ｖであり、電解コンデンサＣ１及びＣ２は共に｜２４Ｖ｜耐圧のものを使用することができる。
これにより、正電源ユニットと負電源ユニットを同様の回路構成とすることができ、部品の共通化等の面で回路設計が容易になり、コストダウンにもつながる。
Further, the absolute values of the potentials of the positive power source and the negative power source are equal, and the electrolytic capacitors C1 and C2 as auxiliary power sources can be equivalent parts. For example, in the first embodiment, the positive and negative power supplies are each ± 24V, and the electrolytic capacitors C1 and C2 can both use | 24V | withstand voltage.
Thereby, a positive power supply unit and a negative power supply unit can be made into the same circuit structure, circuit design becomes easy in terms of common parts, etc., and it leads also to cost reduction.
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
一実施形態としてのプリンター等を説明したが、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは言うまでもない。特に、以下に述べる実施形態であっても、本発明に含まれるものである。
=== Other Embodiments ===
Although a printer or the like as one embodiment has been described, the above embodiment is for facilitating the understanding of the present invention, and is not intended to limit the present invention. The present invention can be changed and improved without departing from the gist thereof, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof. In particular, the embodiments described below are also included in the present invention.
＜印刷装置について＞
前述の各実施形態では、発熱を低減した印刷装置の一例としてプリンターが説明されていたが、これに限られるものではない。例えば、カラーフィルタ製造装置、染色装置、微細加工装置、半導体製造装置、表面加工装置、三次元造型機、液体気化装置、有機ＥＬ製造装置（特に高分子ＥＬ製造装置）、ディスプレイ製造装置、成膜装置、ＤＮＡチップ製造装置などのインクジェット技術を応用した各種の印刷装置に、本実施形態と同様の技術を適用してもよい。
<About printing devices>
In each of the above-described embodiments, a printer has been described as an example of a printing apparatus that reduces heat generation. However, the present invention is not limited to this. For example, color filter manufacturing apparatus, dyeing apparatus, fine processing apparatus, semiconductor manufacturing apparatus, surface processing apparatus, three-dimensional molding machine, liquid vaporizer, organic EL manufacturing apparatus (especially polymer EL manufacturing apparatus), display manufacturing apparatus, film formation The same technology as that of the present embodiment may be applied to various printing apparatuses to which inkjet technology such as a device and a DNA chip manufacturing apparatus is applied.
＜電流増幅用トランジスタについて＞
前述の各実施形態では、電流増幅回路８２が有する充電用トランジスタとしてＮＰＮ型トランジスタ８２１を例示し、放電用トランジスタとしてＰＮＰ型トランジスタ８２２を例示した。しかし、電圧波形信号ＡＮＧ（アナログ信号）について電流の増幅を行えるものであれば、他の種類のトランジスタを用いてもよい。
<About current amplification transistor>
In each of the above-described embodiments, the
＜ＴＧについて＞
前述の各実施形態では、駆動信号ＣＯＭの印加を制御するためのスイッチとしてトランスミッションゲートＴＧ（アナログスイッチ）を例示して説明したが、これに限られるものではない。コントローラー６０により、ＯＮ／ＯＦＦの制御が自在であり、応答性に問題がなければリレー等他のスイッチ素子を用いてもよい。
<About TG>
In each of the above-described embodiments, the transmission gate TG (analog switch) has been described as an example of the switch for controlling the application of the drive signal COM. However, the present invention is not limited to this. Other switching elements such as a relay may be used as long as the
＜ピエゾ素子について＞
前述の各実施形態では、液体を噴出させるための動作を行う素子としてピエゾ素子ＰＺＴを例示したが、他の素子であってもよい。例えば、発熱素子や静電アクチュエーターを用いてもよい。
<About piezo elements>
In each of the above-described embodiments, the piezo element PZT is exemplified as the element that performs the operation for ejecting the liquid. However, other elements may be used. For example, a heating element or an electrostatic actuator may be used.
＜他の装置について＞
前述の各実施形態では、ヘッド４１をキャリッジとともに移動させるタイプのプリンター１を例に挙げて説明したが、プリンターはヘッドが固定された、いわゆるラインプリンターでもよい。
<About other devices>
In each of the above-described embodiments, the type of
１ プリンター
２０ 搬送ユニット、２１ 給紙ローラー、２２ 搬送モーター、２３ 搬送ローラー、
２４ プラテン、２５ 排紙ローラー、
３０ キャリッジユニット、３１ キャリッジ、３２ キャリッジモーター、
４０ ヘッドユニット、４１ ヘッド、４１１ ケース、４１２ 流路ユニット、
４１２ａ 流路形成板、４１２ｂ 弾性板、４１２ｃ ノズルプレート、
４１２ｄ 圧力室、４１２e ノズル連通口、４１２ｆ 共通インク室、
４１２ｇ インク供給路、４１２ｈ アイランド部、４１２ｉ 弾性膜、
５０ 検出器群、５１ リニア式エンコーダ、５２ ロータリー式エンコーダ、
５３ 紙検出センサ、５４ 光学センサ、
６０ コントローラー、６１ インターフェース部、６２ ＣＰＵ、６３ メモリ、
６４ ユニット制御回路、
８０ 駆動信号生成回路、
８１ 波形生成回路、８１１ ＤＡＣ回路、８１２ プリアンプ、
８２ 電流増幅回路、８２１ ＮＰＮ型トランジスタ、８２２ ＰＮＰ型トランジスタ、
１１０ コンピューター
ＨＣ ヘッド制御部
ＰＺＴ ピエゾ素子、 ＴＧ トランスミッションゲート、
Ｖｃｃ 正電源、Ｖｅｅ 負電源、 Ｃ１・Ｃ２ 補助電源
1
24 platen, 25 paper discharge roller,
30 Carriage unit, 31 Carriage, 32 Carriage motor,
40 head units, 41 heads, 411 case, 412 flow path unit,
412a flow path forming plate, 412b elastic plate, 412c nozzle plate,
412d pressure chamber, 412e nozzle communication port, 412f common ink chamber,
412g Ink supply path, 412h island part, 412i elastic film,
50 detector groups, 51 linear encoder, 52 rotary encoder,
53 Paper detection sensor, 54 Optical sensor,
60 controller, 61 interface, 62 CPU, 63 memory,
64 unit control circuit,
80 drive signal generation circuit,
81 waveform generation circuit, 811 DAC circuit, 812 preamplifier,
82 current amplifier circuit, 821 NPN transistor, 822 PNP transistor,
110 Computer HC Head control unit PZT Piezo element, TG transmission gate,
Vcc positive power supply, Vee negative power supply, C1 / C2 auxiliary power supply
Claims (7)
前記圧電素子に電流を供給する充電用トランジスタと前記圧電素子から電流を放出させる放電用トランジスタとが相補的に接続された電流増幅部と、
前記電流増幅部に接続され、前記圧電素子を充電する電流を、前記充電用トランジスタを介して前記圧電素子に供給する正電源と、
前記電流増幅部に接続され、前記圧電素子から放電された電流を、前記放電用トランジスタを介して前記圧電素子から放出させる負電源と、
前記圧電素子と前記電流増幅部との間に設けられ、ＯＮ／ＯＦＦを切り替えることで、前記圧電素子が充放電されるのを制御するスイッチと、を備える印刷装置であって、
前記圧電素子の一端は前記電流増幅部に接続され、他端は前記負電源に接続されており、前記圧電素子の充放電を開始する前に前記スイッチをＯＦＦにして、前記圧電素子の基準電位を前記負電源の電位と同電位としておき、その後、前記スイッチをＯＮにして、前記電流増幅部を介して前記圧電素子に充放電を行うことを特徴とする印刷装置。 A piezoelectric element that operates by charging or discharging, and ejects ink from a nozzle;
A current amplifying unit in which a charging transistor for supplying current to the piezoelectric element and a discharging transistor for discharging current from the piezoelectric element are connected in a complementary manner;
A positive power source connected to the current amplifying unit and supplying a current for charging the piezoelectric element to the piezoelectric element via the charging transistor;
A negative power source connected to the current amplifying unit and discharging the current discharged from the piezoelectric element from the piezoelectric element via the discharging transistor;
A switch provided between the piezoelectric element and the current amplifying unit and configured to control charging / discharging of the piezoelectric element by switching ON / OFF;
One end of the piezoelectric element is connected to the current amplifying unit, and the other end is connected to the negative power source. Before starting charging / discharging of the piezoelectric element, the switch is turned off, and the reference potential of the piezoelectric element is Is set to the same potential as that of the negative power source, and then the switch is turned on to charge and discharge the piezoelectric element via the current amplifying unit.
一端が前記正電源と前記充電用トランジスタとの間に接続され、他端がグランドに接続されたコンデンサを備え、
前記コンデンサは、前記圧電素子の充電を行う際に、前記正電源と共に前記圧電素子に電流を供給することを特徴とする印刷装置。 The printing apparatus according to claim 1,
One end is connected between the positive power source and the charging transistor, and the other end includes a capacitor connected to the ground.
The said capacitor supplies a current to the said piezoelectric element with the said positive power supply, when charging the said piezoelectric element, The printing apparatus characterized by the above-mentioned.
一端が前記負電源と前記放電用トランジスタとの間に接続され、他端がグランドに接続されたコンデンサを備え、
前記コンデンサは、前記圧電素子から放電を行う際に、前記負電源と共に前記圧電素子から電流を放出されることを特徴とする印刷装置。 The printing apparatus according to claim 1, wherein:
One end is connected between the negative power supply and the discharging transistor, and the other end includes a capacitor connected to the ground,
The capacitor is configured to discharge current from the piezoelectric element together with the negative power source when discharging from the piezoelectric element.
前記圧電素子の基準電位を前記負電源の電位と同電位にする際に、前記圧電素子の電位を徐々に降下させることを特徴とする印刷装置。 The printing apparatus according to any one of claims 1 to 3,
A printing apparatus, wherein when the reference potential of the piezoelectric element is set to the same potential as that of the negative power source, the potential of the piezoelectric element is gradually lowered.
前記圧電素子の充放電は、前記圧電素子の電位が負電源の電位と等しい状態から充電を行うことにより開始することを特徴とする印刷装置。 The printing apparatus according to any one of claims 1 to 4,
Charging / discharging of the piezoelectric element is started by charging from a state where the potential of the piezoelectric element is equal to the potential of a negative power source.
正電源に備えられた前記コンデンサと、負電源に備えられた前記コンデンサとが同一であることを特徴とする印刷装置。 A printing apparatus according to any one of claims 3 to 5,
The printing apparatus, wherein the capacitor provided in the positive power supply and the capacitor provided in the negative power supply are the same.
前記圧電素子の他端に接続された負電源の電位を前記圧電素子に印加して、前記圧電素子の基準電位を前記負電源の電位と同電位としておき、
その後、前記スイッチをＯＮにして、
前記圧電素子に正電源の電流を供給する充電用トランジスタと、前記圧電素子から負電源に電流を放出させる放電用トランジスタと、が相補的に接続された電流増幅部を介して、前記圧電素子に充放電を行うことを特徴とする印刷方法。 Connected to one end of a piezoelectric element that operates by charging or discharging and ejects ink from the nozzle, and by switching ON / OFF, the switch that controls charging / discharging of the piezoelectric element is turned OFF. ,
Applying a potential of a negative power source connected to the other end of the piezoelectric element to the piezoelectric element, leaving the reference potential of the piezoelectric element the same as the potential of the negative power source,
Then turn on the switch,
A charging transistor for supplying a positive power source current to the piezoelectric element and a discharging transistor for discharging a current from the piezoelectric element to a negative power source are connected to the piezoelectric element through a current amplifying unit connected complementarily. A printing method comprising charging and discharging.
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2010
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